尹大鵬

摘?要： 現(xiàn)階段，我國煙草行業(yè)發(fā)展迅速，其作為我國的重點(diǎn)行業(yè)之一，為我國經(jīng)濟(jì)增長起到了推動(dòng)作用。在卷煙生產(chǎn)包裝中，GD系列的包裝機(jī)沒有鋁箔紙自動(dòng)拼接功能，手動(dòng)操作拼接方式降低了煙草生產(chǎn)效率?；诖?，為提高卷煙包裝作業(yè)效率。本文就西門子S7200下的鋁箔紙自動(dòng)拼接展開研究，首先闡述了鋁箔紙自動(dòng)拼接的必要性，其次對其實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞： S7200;拼接裝置;發(fā)展?fàn)顩r

【中圖分類號】TP27?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A?【文章編號】1674-3733（2020）22-0201-01

現(xiàn)階段，我國有些煙草企業(yè)采用的包裝機(jī)主要為ZB45硬盒包裝機(jī)組，是上海煙草機(jī)械有限責(zé)任公司以GDX2為原型機(jī)自主生產(chǎn)的，不具備鋁箔紙自動(dòng)拼接功能，當(dāng)出現(xiàn)鋁箔紙用盡或者鋁箔紙?jiān)谏a(chǎn)中斷裂的情況時(shí)，需要操作工停止機(jī)組運(yùn)行，進(jìn)行一系列手動(dòng)拼接操作，操作流程復(fù)雜，人工投入量大，影響到設(shè)備的作業(yè)整體效率。因此，為了滿足當(dāng)前市場需求，本研究就西門子S7200控制系統(tǒng)開發(fā)鋁箔紙自動(dòng)拼接，使包裝機(jī)能夠自動(dòng)、實(shí)時(shí)更換鋁箔紙，并剔出拼接頭，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

1?鋁箔紙自動(dòng)拼接裝置概述

1.1?功能和要求

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，熟練的操作工手動(dòng)更換鋁箔紙時(shí)，平均用時(shí)15s/次，對設(shè)備的有效作業(yè)率影響達(dá)到1.04%，停機(jī)下，手動(dòng)拼接會導(dǎo)致設(shè)備作業(yè)率下降。因此，必須要開發(fā)自動(dòng)拼接裝置，減少操作工勞動(dòng)強(qiáng)度，減少停機(jī)次數(shù)，提高設(shè)備有效作業(yè)效率，進(jìn)而提高產(chǎn)量。

ZB45包裝機(jī)組使用的電氣控制系統(tǒng)是由GD公司自主研發(fā)設(shè)計(jì)的MICROII微機(jī)控制系統(tǒng)，整個(gè)控制過程由一臺80486計(jì)算機(jī)處理，采用GDL語言編程，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。因?yàn)椴荒軐υ瓩C(jī)的程序做修改，所以采用西門子PLC作為獨(dú)立外掛控制單元，獲取原機(jī)的鋁箔紙斷裂或鋁箔紙用盡的信號，模仿手動(dòng)拼接的人工流程來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)拼接[1]。機(jī)械部分則需要加入氣缸、電磁閥、連接附件等，實(shí)現(xiàn)切紙動(dòng)作。

1.2?裝置運(yùn)行步驟

裝料裝置通過電磁離合器同主傳動(dòng)相結(jié)合，隨著包裝流程將鋁箔紙牽引出來，壓紋輥會在鋁箔紙上印上壓紋，通過毛氈潤滑鋁箔紙，基于兩個(gè)單向?qū)Ъ堓仯X箔紙會進(jìn)到壓紙輪中，之后通過壓筋更加堅(jiān)挺，而凹凸輪下的導(dǎo)紙會進(jìn)行切割。之后鋁箔紙通過吸風(fēng)皮帶、加速輪進(jìn)入到一、二輪接紙?zhí)?，匯總一輪煙組，推送到二輪盒模中，鋁箔紙兩邊折疊，該工位進(jìn)行短邊折疊，二輪旋轉(zhuǎn)煙盒到下一工位，折疊器會將鋁箔紙進(jìn)行全部折疊，之后從二輪進(jìn)入到三輪，三輪中的剔除器會剔除掉質(zhì)量差的煙包，之后進(jìn)入到四輪裝內(nèi)框紙，進(jìn)入五號輪包裝商標(biāo)紙，經(jīng)過六號輪整形、七號輪烘干從八號輪輸出后最終成型[2]。

2?西門子S7200控制下鋁箔紙自動(dòng)拼接設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

S7-200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能，因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。根據(jù)需求選用的 224型PLC具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)，具備中斷處理功能，內(nèi)置6個(gè)30KHZ高速計(jì)數(shù)器，可編程并具有復(fù)位輸入，2個(gè)獨(dú)立的輸入端可同時(shí)作加、減計(jì)數(shù)，可連接兩個(gè)相位差為90°的A/B相增量編碼器，允許以極快的速度對脈沖信號作出響應(yīng)。

2.1?工作原理

見圖1，其為自動(dòng)拼接系統(tǒng)原理圖。西門子S7200作為主控制器，鋁箔紙斷裂傳感器和鋁箔紙用盡傳感器的信號引入PLC的數(shù)字量輸入點(diǎn)，判斷當(dāng)前鋁箔紙的運(yùn)行情況;軸編碼器的信號接入PLC的高速計(jì)數(shù)器輸入點(diǎn)，進(jìn)而判定機(jī)器速度和實(shí)時(shí)角度，并計(jì)算拼接煙包的剔除工位;通過PLC的模擬電位器可以設(shè)置拼接的降速時(shí)間、拼接時(shí)刻等;電磁閥、切刀等作為切紙機(jī)構(gòu)，當(dāng)拼接信號出現(xiàn)，PLC控制機(jī)組減速，待速度穩(wěn)定后，電磁閥驅(qū)動(dòng)氣缸運(yùn)行，利用牽引支架，氣缸帶動(dòng)切刀，切斷即將用盡的鋁箔紙，并驅(qū)動(dòng)另一卷鋁箔紙運(yùn)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)拼接[4]。

這種鋁箔紙自動(dòng)拼接設(shè)計(jì)同時(shí)還具有提示和剔廢功能，檢測單元能夠?qū)溆娩X箔紙是否就緒進(jìn)行監(jiān)控，在備用紙盤未就緒時(shí)將命令發(fā)送給信號指示單元，根據(jù)信號燈的閃爍情況，工作人員來判斷鋁箔紙更換情況即可;在鋁箔紙拼接完成后，程序內(nèi)部對含有拼接部分的不合格煙包進(jìn)行移位處理，到達(dá)剔除工位后，發(fā)送給主機(jī)2個(gè)剔除信號，將不合格煙包剔除。

2.2?拼接試驗(yàn)

首先，進(jìn)行手動(dòng)拼接試驗(yàn)。停機(jī)后用金屬物體對鋁箔紙進(jìn)行斷裂檢測感應(yīng)，手工轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)組到拼接位置，壓合切刀將舊紙卷切斷，按下復(fù)位按鈕后另一邊鋁箔紙開始被輸送機(jī)構(gòu)放卷使用。然后進(jìn)行自動(dòng)拼接試驗(yàn)，在機(jī)組高速運(yùn)行時(shí)，人工觸發(fā)鋁箔紙用盡或鋁箔紙斷裂檢測器，PLC會控制主機(jī)自動(dòng)降速，待機(jī)組速度穩(wěn)定后，到達(dá)拼接位置，切刀自動(dòng)切斷舊紙卷，新鋁箔紙盤同時(shí)投入運(yùn)行，鋁箔紙拼接頭缺陷煙包會自動(dòng)剔除掉[5]。最后，進(jìn)行拼接位置調(diào)整試驗(yàn)，通過調(diào)整PLC1號電位器，能夠控制機(jī)組切割出的是完整的一張鋁箔紙，不會出現(xiàn)短紙或缺紙的現(xiàn)象。

結(jié)束語：通過實(shí)際應(yīng)用和試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，西門子S7200下的鋁箔紙自動(dòng)拼接設(shè)計(jì)包裝機(jī)相較于原有包裝機(jī)的手動(dòng)拼接流程而言，其操作簡便，無須特別培訓(xùn)，操作工的工作強(qiáng)度有所下降，單機(jī)產(chǎn)量明顯上升，作業(yè)效率也明顯提升。本設(shè)計(jì)的主控制器與主機(jī)電控系統(tǒng)是獨(dú)立的，其不會影響主機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行，不良影響小。

參考文獻(xiàn)

[1]?劉賀陽，張建勛，孫天發(fā)，等.GDX1包裝機(jī)組鋁箔紙自動(dòng)拼接系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].煙草科技，2010，000（002）：20-22.

[2]?馮玉.基于GDLanguage的鋁箔紙自動(dòng)拼接控制分析[J].機(jī)電工程技術(shù)，2009.

[3]?肖二凱，張振華.BE機(jī)鋁箔紙用盡檢測裝置改造[J].工程技術(shù)（文摘版），2016（9）：00298-00298.

[4]?S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊.